CN109378579A - 一种滤波型缝隙天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滤波型缝隙天线，包括介质板，输入端口，微带线，半波长线谐振器，开路枝节，缺陷接地结构与接地平面上的缝隙；输入端口设置于介质板上，缝隙分为第一子缝隙与第二子缝隙，微带线设置于介质板的底层，通过加载在第二子缝隙上的半波长线谐振器产生谐振频率，获得双频段滤波特性，且开路枝节置于半波长线谐振器上，增加了输入端口的响应频率；接地平面上的缝隙用于辐射电磁波。并且在输入端口上加载了缺陷接地结构，增强了输入端口的电磁耦合性。采用上述将半波长线谐振器与天线一体化设计构成的滤波型缝隙天线，使得在天线频带内的阻抗匹配时，滤波型缝隙天线的尺寸更小，且实现了减小回波损耗的效果。

Description

一种滤波型缝隙天线

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种滤波型缝隙天线。

背景技术

随着科学技术发展的日新月异，科技的发展带动了无线通信技术的发展，人们对无线通信质量的要求越来越高，现代无线通信系统正在往小型化发展，从之前很长的外置天线到现在的内置天线，无线通信正在往智能化发展，为使无线通讯系统尺寸更小，且有良好的滤波特性，就需要将天线与滤波单元相结合，这样构成的滤波天线有更好的滤波特性与辐射特性。

在现有的滤波天线中，滤波单元与辐射单元是分开设计的，然后再使用特征阻抗对其进行阻抗匹配，再将滤波单元与辐射单元连接在一起构成滤波天线，这种滤波天线的缺点是阻抗不匹配，电路的输入端的回波损耗增大，也会影响滤波天线的滤波特性，且破坏增益响应。为解决这个问题，现有的技术中加入了阻抗匹配器件，虽然使滤波天线输入端口的参考阻抗的匹配度更高，但是由于额外增加了阻抗匹配器件，使通信系统的体积加大，这样滤波天线的滤波质量会降低，回波损耗也会增大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种滤波型缝隙天线，为了能够解决在天线频带内的阻抗匹配时，滤波型缝隙天线的尺寸大，回波损耗大的问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种滤波型缝隙天线，包括：介质板，输入端口，微带线，半波长线谐振器，开路枝节，缺陷接地结构与接地平面上的缝隙；

所述输入端口设置于所述介质板上；所述微带线设置于所述介质板的底层，且所述输入端口加载在所述微带线上；

所述接地平面上的缝隙分为第一子缝隙与第二子缝隙，所述半波长线谐振器加载在所述第一子缝隙与所述第二子缝隙上，用于产生谐振频率，获得双频段滤波特性；

所述开路枝节与所述半波长线谐振器交叉连接，用于增加所述输入端口的响应频率；

所述缺陷接地结构加载在所述输入端口上，使所述滤波型缝隙天线产生缺陷接地的馈电方式，用于增强所述输入端口电磁的耦合性，减小所述滤波型缝隙天线的回波损耗；

所述接地平面上的缝隙用于辐射电磁波。

可选的，所述开路枝节分为第一开路子枝节与第二开路子枝节：

所述第一开路子枝节与所述半波长线谐振器的中间部位的一侧垂直连接，所述第二开路子枝节与所述半波长线谐振器的中间部位的另一侧垂直连接；

所述第一开路子枝节与所述第二开路子枝节相连，构成四分之一波长线谐振器。

可选的，所述半波长线谐振器产生的谐振频率为两个谐振频率，分别为第一谐振频率与第二谐振频率。

可选的，所述第一谐振频率与所述第二谐振频率的频率大小不相等。

可选的，所述四分之一波长线谐振器加载在所述接地平面的缝隙上，用于产生第三谐振频率。

可选的，所述第一开路子枝节与所述第二开路子枝节的长度不相等。

可选的，所述第一子缝隙水平开槽于接地平面上，且位于开路枝节的一侧；所述第二子缝隙竖直开槽于接地平面上，且位于开路枝节的另一侧。

可选的，所述第一子缝隙与所述第二子缝隙的形状均为矩形。

可选的，所述第一子缝隙与第二子缝隙的长度均为半波长。

可选的，所述缺陷接地结构为刻蚀在所述介质板上的非周期栅格结构。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请中通过加载在缝隙上的半波长线谐振器产生谐振频率，获得双频段滤波特性，且在半波长线谐振器上设置开路枝节，增加了输入端口的响应频率；同时接地平面上的缝隙分为第一子缝隙与第二子缝隙，用于辐射电磁波，并且加载在微带线上的输入端口设置于所述介质板上，且加载了缺陷接地结构，增强了输入端口的电磁耦合性。采用上述将半波长线谐振器与天线一体化设计构成的滤波型缝隙天线，不用额外增加阻抗匹配结构，使得滤波型缝隙天线的尺寸更小，且在天线频带内的阻抗匹配时，还实现了减小回波损耗的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的一种滤波缝隙天线的结构示意图；

图1中：1、介质板；2、输入端口；3、微带线；4、半波长线谐振器；5、缺陷接地结构；6、第一子缝隙；7、第二子缝隙；8、第一开路子枝节；9、第二开路子枝节。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

图1是本发明实施例一提供的一种滤波缝隙天线的结构示意图。如图1所示，本实施例所提供的一种滤波型缝隙天线，包括：介质板1，输入端口2，微带线3，半波长线谐振器4，开路枝节，缺陷接地结构5与接地平面上的缝隙。其中，输入端口2设置于所述介质板1上，微带线3设置于所述介质板的底层上，半波长线谐振器4与开路枝节交叉连接，开路枝节分为第一开路子枝节8与第二开路子枝节9，缺陷接地结构5加载在所述输入端口2上，缝隙设在接地平面上，所述缝隙分为第一子缝隙6与第二子缝隙7，第一子缝隙6水平开槽于接地平面上，且位于开路枝节的一侧，所述第二子缝隙7竖直开槽于接地平面上，且位于开路枝节的另一侧。

本实施例中，介质板1选用介电常数高、微波损耗低的材料。导体应具有导电率高、稳定性好等特点，而且，要使产生的频率波段在1-2GHz，则使用的介质板1为介质常数为2.55的介质板。在一个具体实现过程中，输入端口2加载在微带线3上，微带线3是由设置在介质板1底层上的单一导体带构成的微波传输线，微带线的体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高、制造成本低，使得天线在工作时输出端的电抗与负载更好的实现阻抗匹配的效果。

本实施例中，在滤波型缝隙天线的结构中，采用半波长线谐振器4为激励，产生谐振，实现滤波效果，由于半波长线谐振器4有紧凑的结构和传输零点，所以被广泛应用。且半波长线谐振器4加载在接地平面上的第一子缝隙6和接地平面上的第二子缝隙7上，用于产生谐振频率，获得双频段滤波特性，通过λ＝c/f与得到全波长λ为133.33mm。所以1/2波长为66.66mm，1/4波长为33.33mm，且半波长线谐振器4工作时被等效为两个四分之一波长线谐振器，每个四分之一波长线谐振器工作时都产生一个谐振频率，即产生第一谐振频率与第二谐振频率，且所述第一谐振频率与第二谐振频率的频率大小不相等。

本实施例中，为了提高阻抗带宽，采用了半波长线谐振器4，并且为了得到更好的频率响应，在滤波型缝隙天线中增加了开路枝节。开路枝节交叉连接于半波长线谐振器上，用于增加所述输入端口的响应频率，且开路枝节分为第一开路子枝节8与第二开路子枝节9，第一开路子枝节8与半波长线谐振器4中间部位一侧垂直连接，第二开路子枝节9与半波长线谐振器4中间部位另一侧垂直连接，且第一开路子枝节8与第二开路子枝节9长度不相等，且在滤波型缝隙天线中，第一开路子枝节8与第二开路子枝节9分别为开路短截线与短路短截线，本实施例中，开路短截线与短路短截线的电长度均略短于四分之一波长，且中心频率均略长于零，且将第一开路子枝节与第二开路子枝节相连接可构成另一个四分之一波长线谐振器，产生第三谐振频率，由于短截线长度接近于零，所以通过共享接地孔提供了上述三个四分之一波长线谐振器两两之间的主耦合。本实施例中，所述半波长线谐振器4等效成的两个四分之一波长线谐振器，用于产生滤波型缝隙天线的前两级滤波，第一开路子枝节8和第二开路子枝节9相连接构成的另一个四分之一波长线谐振器，产生滤波型缝隙天线的第三级滤波，由于在本实施例中滤波型缝隙天线均采用半波长为激励，且线谐振器周围的电流强度会加强，所以滤波型缝隙天线的最大辐射方向的增益为5.6dB，且滤波型缝隙天线有较好的方向性。

本实施例中，为了增强输入端口2的电磁耦合性且产生缺陷接地的馈电方式则在输入端口加上缺陷接地结构5，且该缺陷接地结构是一个三模的谐振器，为刻蚀在介质板上的非周期栅格结构。半波长线谐振器4被等效为两个四分之一波长线谐振器，开路枝节中的开路短截线采用反相器，等效辐射相关损耗的谐振器采用微带槽线辐射器，由于偏移槽带耦合是感应的，考虑到采用辐射电导作为虚拟双端口网络的输出端的负载导纳，建立了完整的三级带通滤波器拓扑，在天线与馈线之间会产生阻抗匹配的问题，若使导线上只有入射波，没有反射波，必须将天线与馈线阻抗完全匹配，这样天线才能吸收信号的全部功率，当驻波比的比值无限大时，阻抗完全不匹配，当驻波比的比值为1时，阻抗完全匹配，驻波比代表导线上的波腹点电压与波节点电压之比，用来判定馈线与天线之间匹配性能的好坏。且回波损耗是入射波功率与反射波功率之比，所以在输入端口2增加了缺陷接地结构5不仅可以增强输入端口2电磁的耦合性，还可以使反射波信号减少，在天线阻抗发生突变的地方，进行阻抗匹配，从而减小滤波型缝隙天线的回波损耗。

本实施例中，为了实现滤波型缝隙天线，需要在天线结构上进行缝隙的添加，则添加的缝隙开槽于接地平面上，接地平面上的缝隙分为第一子缝隙6与第二子缝隙7，半波长线谐振器4加载在所述第一子缝隙6和第二子缝隙上7，用于辐射电磁波，产生第四谐振频率，获得双频段滤波特性。且本实施例中，第一子缝隙6水平开槽于开路枝节一侧的与半波长线谐振器4相连的接地平面上，第二子缝隙7竖直开槽于开路枝节另一侧的与半波长线谐振器4相连的接地平面上，且第一子缝隙6与地二子缝隙7在接地平面上的开槽形状均为矩形，长度均为半波长。所以上述接地平面上的缝隙可用于辐射电磁波，产生第四谐振频率，达到了现在通讯技术小型化，紧凑化的效果。

本实施例中的滤波型缝隙天线产生的第一谐振频率，第二谐振频率，第三谐振频率与第四谐振频率均位于1-2GHz范围内。

通过本实施例所述的滤波型缝隙天线，可以实现将半波长线谐振器与天线进行一体化设计，从而使得在天线频带内的阻抗匹配时，滤波型缝隙天线的尺寸更小，使现代通讯技术更小型化，紧凑化，并且还实现了减小回波损耗的效果。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种滤波型缝隙天线，其特征在于，包括：介质板，输入端口，微带线，半波长线谐振器，开路枝节，缺陷接地结构与接地平面上的缝隙；

所述输入端口设置于所述介质板上；所述微带线设置于所述介质板的底层，且所述输入端口加载在所述微带线上；

所述接地平面上的缝隙分为第一子缝隙与第二子缝隙，所述半波长线谐振器加载在所述第一子缝隙和第二子缝隙上，用于产生谐振频率，获得双频段滤波特性；

所述开路枝节与所述半波长线谐振器交叉连接，用于增加所述输入端口的响应频率；

所述缺陷接地结构加载在所述输入端口上，使所述滤波型缝隙天线产生缺陷接地的馈电方式，用于增强所述输入端口电磁的耦合性，减小所述滤波型缝隙天线的回波损耗；

所述接地平面上的缝隙用于辐射电磁波。

2.根据权利要求1所述的滤波型缝隙天线，其特征在于，所述开路枝节分为第一开路子枝节与第二开路子枝节；

所述第一开路子枝节与所述半波长线谐振器的中间部位的一侧垂直连接，所述第二开路子枝节与所述半波长线谐振器的中间部位的另一侧垂直连接；

所述第一开路子枝节与所述第二开路子枝节相连，构成四分之一波长线谐振器。

3.根据权利要求1所述的滤波型缝隙天线，其特征在于，所述半波长线谐振器产生的谐振频率为两个谐振频率，分别为第一谐振频率与第二谐振频率。

4.根据权利要求3所述的滤波型缝隙天线，其特征在于，所述第一谐振频率与所述第二谐振频率的频率大小不相等。

5.根据权利要求2所述的滤波型缝隙天线，其特征在于，所述四分之一波长线谐振器加载在所述接地平面的缝隙上，用于产生第三谐振频率。

6.根据权利要求2所述的滤波型缝隙天线，其特征在于，所述第一开路子枝节与所述第二开路子枝节的长度不相等。

7.根据权利要求1所述的滤波型缝隙天线，其特征在于，所述第一子缝隙水平开槽于接地平面上，且位于开路枝节的一侧；所述第二子缝隙竖直开槽于接地平面上，且位于开路枝节的另一侧。

8.根据权利要求1所述的滤波型缝隙天线，其特征在于，所述第一子缝隙与所述第二子缝隙的形状均为矩形。

9.根据权利要求1所述的滤波型缝隙天线，其特征在于，所述第一子缝隙与第二子缝隙的长度均为半波长。

10.根据权利要求1所述的滤波型缝隙天线，其特征在于，所述缺陷接地结构为刻蚀在所述介质板上的非周期栅格结构。